一种琴键动作识别装置的制作方法

本实用新型涉及监测技术领域，具体涉及一种琴键动作识别装置。

背景技术：

钢琴，是按键类乐器中一种常见的乐器。普通听众在没有专业知识的前提下，无法评价演奏者的演奏钢琴等按键类乐器的演奏水平。对于演奏者，在独自练习过程中，不知道自己的失误点，难以提高自己的训练水平。

目前，市场上出现了一些琴键监测装置，这些装置能监测琴键的动作，再用处理系统对获取的数据信息进行处理，完成监测琴键动作的目的。

公开号为cn109460743a以及专利号为2018219308802的中国专利都公开了一种琴键动作识别系统，将该系统设置在琴箱内，通过摄像头对弦槌动作的监测，再用中央处理单元进行画面处理，间接得到琴键的动作情况，摒弃了传统的琴键上加装传感器的方式和直接对钢琴琴键进行监测的方式，使结构更为简单、安装更为方便，同时，监测稳定性也大为提高，利于演奏者日常练习，纠正错误。但是，该琴键动作识别系统存在以下缺点：1)装置长度比较长，包装和运输不方便；2)没有锁紧装置，装置不够稳固，影响识别精准度；

技术实现要素：

为解决上述背景技术中存在的问题，本实用新型提出一种琴键动作识别装置，该装置可以进行折叠，方便包装盒运输。

本实用新型解决上述问题的技术方案是：一种琴键动作识别装置，其特殊之处在于：

包括固定座、支架、图像获取单元、中央处理单元；支架设置在固定座上；

所述图像获取单元设置在支架上；所述中央处理单元与图像获取单元通讯连接；所述支架可进行折叠。

进一步地，上述支架包括固定段，所述固定段两端分别连接有折叠段，所述折叠段与固定段进行铰接。

进一步地，上述折叠段靠近固定段的端部设有卡扣，所述固定段靠近折叠段的端部设有与卡扣配合的卡槽。

进一步地，上述固定座为一u型板，所述支架设置在u型板的侧面。

进一步地，上述u型板上设有锁紧装置。

进一步地，上述锁紧装置为紧固螺钉，所述紧固螺钉设置在u型板的一侧。

进一步地，上述u型板中间部分的外侧设有辅助增高垫。

进一步地，上述u型板中间部分设有通孔，该通孔为钢琴增高垫预留孔。

进一步地，上述支架卡接在固定座上。

进一步地，上述琴键动作识别装置还包括照明装置，所述照明装置设置在支架上，照明装置用于对图像获取单元提供照明。

进一步地，上述图像获取单元为摄像头。

进一步地，上述u型板内表面设有海绵垫或橡胶层或其他缓冲材料。

进一步地，上述所述中央处理单元包括cpu模块、dsp模块、内存模块和usb接口。

本实用新型的优点：

1)本实用新型琴键动作识别装置的支架采用了可折叠方式，包装、运输更方便；

2)本实用新型琴键动作识别装置，固定座增加了锁紧装置，安装锁紧后装置更稳固，提高识别精准度；

3)本实用新型在固定座顶部添加了辅助增高垫，当琴箱盖盖下后不直接按压在装置主体上，而是按压在辅助增高垫上，装置避免受箱盖外力的影响，更稳定；

4)本实用新型在固定座上表面中央位置预留了增高垫孔，适配了琴箱壁中央上自带增高垫的钢琴，装置安装更稳定。

附图说明

图1是本实用新型琴键动作识别装置在折叠状态时的结构图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的俯视图；

图4是本实用新型琴键动作识别装置的支架折叠处的结构图；

图5是本实用新型琴键动作识别装置在展开状态时的结构图；

图6是本实用新型琴键动作识别装置安装在钢琴上的安装图；

图7是图6的左视图；

图8是本实用新型琴键动作识别装置中的中央处理单元结构示意图。

其中：1、固定座；2、支架；3、图像获取单元；4、中央处理单元；5、紧固螺钉；6、辅助增高垫；7、通孔；8、照明装置；201、固定段；202、折叠段；203、卡扣；204、卡槽。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1-图5，一种琴键动作识别装置，包括固定座1、支架2、图像获取单元3、中央处理单元4。支架2设置在固定座1上，所述支架2可以和固定座1为一体式，也可以是分体式。所述图像获取单元3设置在支架2上；所述中央处理单元4与图像获取单元3通讯连接；所述支架2可进行折叠。

优选地，所述支架2包括固定段201，所述固定段201两端分别连接有折叠段202，所述折叠段202与固定段201进行铰接。所述折叠段202靠近固定段201的端部设有卡扣203，所述固定段201靠近折叠段202的端部设有与卡扣203配合的卡槽204。

优选地，在支架2两侧的下方和支架其他位置设置有照明装置8；图像获取单元3可在支架上进行手动滑动来调节位置。

优选地，所述固定座1为一u型板，所述支架2设置在u型板的侧面。所述u型板上设有锁紧装置。所述锁紧装置优选地为两个紧固螺钉5(也可为一个或多个)，所述紧固螺钉5设置在u型板的一侧，优选地，所述紧固螺钉5设置在u型板上靠近支架2的一侧。所述紧固螺钉5用于更好地将u型板固定在钢琴的琴箱上。

所述图像获取单元3用于获取弦槌的图像，所述弦槌的图像包括弦槌的初始化完成后的模板图像、弦槌的动作图像。

优选地，在本实施例中，所述u型板中间部分的外侧设有辅助增高垫6。辅助增高垫6可以是海绵层或橡胶层或其他缓冲材料，使琴箱盖盖下后不直接按压在装置主体上，而是按压在辅助增高垫6上，装置避免受箱盖外力的影响，更稳定，并且u型板内侧面有橡胶层或海绵层或其他缓冲材料，避免擦伤钢琴。

优选地，所述u型板中间部分设有通孔7。钢琴琴箱壁中央和两侧会自带一个高度3-5mm左右的增高垫，为了让箱盖和箱体有个空隙方便琴声往外传播。但是这个增高垫会影响固定座1的稳定性，通孔7适配了琴箱壁中央上自带增高垫的钢琴，增高垫刚好伸入通孔7内，使装置安装更稳定。

优选地，所述支架2卡接在固定座1上。

优选地，在本实施例中，所述图像获取单元3为摄像头。优选地，在本实施例中，所述摄像头的数量为四个或五个(也可为其他数量的摄像头)。钢琴箱体内部的弦槌一共88个，对应每个琴键。这88个弦槌根据不同的钢琴类型主要分成3个区域或4个区域。每个区域包含一部分弦槌，区域和区域之间有比较大的间隔，弦槌和弦槌之间有比较小的间隔。

在本实施例中，作为优选地，照明装置8为led灯。

优选地，在本实施例中，参见图8，中央处理单元4包括cpu模块、dsp模块、内存模块以及其他所需电路模块；所述cpu模块用于对图像获取单元3获取的图像进行校准和识别；在校准和识别过程中，所述dsp模块主要负责对视频流进行编码、解码，以及图像算法处理加速等。中央处理单元4还包括usb接口、电源接口、电源模块、蓝牙模块、wifi模块。

所述中央处理单元4用于对图像获取单元3获取的图像进行处理，中央处理单元4采用了机器视觉算法库opencv，当然，此处包含但不限于opencv库，也可以是其他机器视觉算法库，具体包括：校准和识别。

所述校准是指：提取弦槌初始化完成后的的图像并进行存储，并作为对比模板。所述识别是指：提取弦槌动作图像，将弦槌动作图像与上述对比模板进行对比，获取弦槌的检测动作信息。

优选地，在本实施例中，所述提取弦槌初始化时的图像，具体为：利用‘矩形检测法’或‘投影法’以及其他算法将图像中的弦槌提取出来，再对提取出来的弦槌进行编号，再进行去重复处理，保存每个弦槌在视频帧里的位置信息，将每个弦槌作为对比模板进行存储。

优选地，在本实施例中，所述将弦槌动作图像与上述对比模板进行对比，具体为：将弦槌动作图像中每一帧中的弦槌与其对应的模板进行帧差对比，当差值大于设定的阈值时则判断弦槌运动，间接判断识别块对应的琴键被按下。

参见图6-图7，本实用新型实施例在安装时，整个装置位于琴箱内，是将u型板卡在琴箱上，调整紧固螺钉(5)使u型板更好地进行固定，增加稳定性。照明装置8发出的光照向弦槌，为摄像头的监测提供条件。当用户在弹奏键盘时，琴键的运动会带动箱体内弦槌运动，摄像头在工作过程中拍摄监测弦槌的前后移动。摄像头拍摄弦槌的初始、动作图像。以某一型号钢琴为例，弦槌排列的整体长度约为130cm，装置优选有4个摄像头，编号为1，2，3，4。摄像头距离弦槌的高度约为16cm左右，每个摄像头的覆盖范围约为42cm左右，摄像头之间的覆盖范围均有交叉覆盖。对提出取来的弦槌模板的编号进行去重复处理，最终所有的弦槌编号为1-88。每个弦槌都保存有对应的视频帧位置信息。

优选地，在本实施例的一个可能的实现方式中，所述中央处理单元4，还用于根据弦槌的检测动作信息和预先存储的弦槌对比模板，获得演奏者演奏的琴键动作情况，其具体为：将琴键序号和按下状态以及按下时间等信息进行编码，与预先存储的识别块3标准动作信息进行比较，获得演奏者演奏的琴键动作情况。所述获得演奏者演奏的琴键动作情况，可以是演奏者弹奏的对错情况，可以具体到每个音符。

优选地，在本实施例的一个可能的实现方式中，所述中央处理单元4，还用于输出演奏者演奏的琴键动作情况。具体为：中央处理单元4将演奏者演奏的琴键动作情况发送给接收装置，所述接收装置为ipad或iphone或android手机等硬件设备和linux，unix,windows等系统硬件平台上，当然，上述接收装置包含但不限于以上系统设备。所述接收装置可以通过显示器进行查看演奏者演奏的琴键动作和正确或错误情况等。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。